| 1 | /*
|
|---|
| 2 | * Copyright 1995-2022 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
|
|---|
| 3 | *
|
|---|
| 4 | * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License"). You may not use
|
|---|
| 5 | * this file except in compliance with the License. You can obtain a copy
|
|---|
| 6 | * in the file LICENSE in the source distribution or at
|
|---|
| 7 | * https://www.openssl.org/source/license.html
|
|---|
| 8 | */
|
|---|
| 9 |
|
|---|
| 10 | #include <stdio.h>
|
|---|
| 11 | #include <stdlib.h>
|
|---|
| 12 | #include <string.h>
|
|---|
| 13 |
|
|---|
| 14 | #include "internal/nelem.h"
|
|---|
| 15 |
|
|---|
| 16 | #include <openssl/bio.h>
|
|---|
| 17 | #include <openssl/bn.h>
|
|---|
| 18 | #include <openssl/rand.h>
|
|---|
| 19 | #include <openssl/err.h>
|
|---|
| 20 |
|
|---|
| 21 | #include "testutil.h"
|
|---|
| 22 |
|
|---|
| 23 | #define NUM_BITS (BN_BITS2 * 4)
|
|---|
| 24 |
|
|---|
| 25 | #define BN_print_var(v) test_output_bignum(#v, v)
|
|---|
| 26 |
|
|---|
| 27 | /*
|
|---|
| 28 | * Test that r == 0 in test_exp_mod_zero(). Returns one on success,
|
|---|
| 29 | * returns zero and prints debug output otherwise.
|
|---|
| 30 | */
|
|---|
| 31 | static int a_is_zero_mod_one(const char *method, const BIGNUM *r,
|
|---|
| 32 | const BIGNUM *a)
|
|---|
| 33 | {
|
|---|
| 34 | if (!BN_is_zero(r)) {
|
|---|
| 35 | TEST_error("%s failed: a ** 0 mod 1 = r (should be 0)", method);
|
|---|
| 36 | BN_print_var(a);
|
|---|
| 37 | BN_print_var(r);
|
|---|
| 38 | return 0;
|
|---|
| 39 | }
|
|---|
| 40 | return 1;
|
|---|
| 41 | }
|
|---|
| 42 |
|
|---|
| 43 | /*
|
|---|
| 44 | * test_mod_exp_zero tests that x**0 mod 1 == 0. It returns zero on success.
|
|---|
| 45 | */
|
|---|
| 46 | static int test_mod_exp_zero(void)
|
|---|
| 47 | {
|
|---|
| 48 | BIGNUM *a = NULL, *p = NULL, *m = NULL;
|
|---|
| 49 | BIGNUM *r = NULL;
|
|---|
| 50 | BN_ULONG one_word = 1;
|
|---|
| 51 | BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
|
|---|
| 52 | int ret = 1, failed = 0;
|
|---|
| 53 |
|
|---|
| 54 | if (!TEST_ptr(m = BN_new())
|
|---|
| 55 | || !TEST_ptr(a = BN_new())
|
|---|
| 56 | || !TEST_ptr(p = BN_new())
|
|---|
| 57 | || !TEST_ptr(r = BN_new()))
|
|---|
| 58 | goto err;
|
|---|
| 59 |
|
|---|
| 60 | BN_one(m);
|
|---|
| 61 | BN_one(a);
|
|---|
| 62 | BN_zero(p);
|
|---|
| 63 |
|
|---|
| 64 | if (!TEST_true(BN_rand(a, 1024, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY)))
|
|---|
| 65 | goto err;
|
|---|
| 66 |
|
|---|
| 67 | if (!TEST_true(BN_mod_exp(r, a, p, m, ctx)))
|
|---|
| 68 | goto err;
|
|---|
| 69 |
|
|---|
| 70 | if (!TEST_true(a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp", r, a)))
|
|---|
| 71 | failed = 1;
|
|---|
| 72 |
|
|---|
| 73 | if (!TEST_true(BN_mod_exp_recp(r, a, p, m, ctx)))
|
|---|
| 74 | goto err;
|
|---|
| 75 |
|
|---|
| 76 | if (!TEST_true(a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_recp", r, a)))
|
|---|
| 77 | failed = 1;
|
|---|
| 78 |
|
|---|
| 79 | if (!TEST_true(BN_mod_exp_simple(r, a, p, m, ctx)))
|
|---|
| 80 | goto err;
|
|---|
| 81 |
|
|---|
| 82 | if (!TEST_true(a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_simple", r, a)))
|
|---|
| 83 | failed = 1;
|
|---|
| 84 |
|
|---|
| 85 | if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, ctx, NULL)))
|
|---|
| 86 | goto err;
|
|---|
| 87 |
|
|---|
| 88 | if (!TEST_true(a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_mont", r, a)))
|
|---|
| 89 | failed = 1;
|
|---|
| 90 |
|
|---|
| 91 | if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(r, a, p, m, ctx, NULL)))
|
|---|
| 92 | goto err;
|
|---|
| 93 |
|
|---|
| 94 | if (!TEST_true(a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_mont_consttime", r, a)))
|
|---|
| 95 | failed = 1;
|
|---|
| 96 |
|
|---|
| 97 | /*
|
|---|
| 98 | * A different codepath exists for single word multiplication
|
|---|
| 99 | * in non-constant-time only.
|
|---|
| 100 | */
|
|---|
| 101 | if (!TEST_true(BN_mod_exp_mont_word(r, one_word, p, m, ctx, NULL)))
|
|---|
| 102 | goto err;
|
|---|
| 103 |
|
|---|
| 104 | if (!TEST_BN_eq_zero(r)) {
|
|---|
| 105 | TEST_error("BN_mod_exp_mont_word failed: "
|
|---|
| 106 | "1 ** 0 mod 1 = r (should be 0)");
|
|---|
| 107 | BN_print_var(r);
|
|---|
| 108 | goto err;
|
|---|
| 109 | }
|
|---|
| 110 |
|
|---|
| 111 | ret = !failed;
|
|---|
| 112 | err:
|
|---|
| 113 | BN_free(r);
|
|---|
| 114 | BN_free(a);
|
|---|
| 115 | BN_free(p);
|
|---|
| 116 | BN_free(m);
|
|---|
| 117 | BN_CTX_free(ctx);
|
|---|
| 118 |
|
|---|
| 119 | return ret;
|
|---|
| 120 | }
|
|---|
| 121 |
|
|---|
| 122 | static int test_mod_exp(int round)
|
|---|
| 123 | {
|
|---|
| 124 | BN_CTX *ctx;
|
|---|
| 125 | unsigned char c;
|
|---|
| 126 | int ret = 0;
|
|---|
| 127 | BIGNUM *r_mont = NULL;
|
|---|
| 128 | BIGNUM *r_mont_const = NULL;
|
|---|
| 129 | BIGNUM *r_recp = NULL;
|
|---|
| 130 | BIGNUM *r_simple = NULL;
|
|---|
| 131 | BIGNUM *a = NULL;
|
|---|
| 132 | BIGNUM *b = NULL;
|
|---|
| 133 | BIGNUM *m = NULL;
|
|---|
| 134 |
|
|---|
| 135 | if (!TEST_ptr(ctx = BN_CTX_new()))
|
|---|
| 136 | goto err;
|
|---|
| 137 |
|
|---|
| 138 | if (!TEST_ptr(r_mont = BN_new())
|
|---|
| 139 | || !TEST_ptr(r_mont_const = BN_new())
|
|---|
| 140 | || !TEST_ptr(r_recp = BN_new())
|
|---|
| 141 | || !TEST_ptr(r_simple = BN_new())
|
|---|
| 142 | || !TEST_ptr(a = BN_new())
|
|---|
| 143 | || !TEST_ptr(b = BN_new())
|
|---|
| 144 | || !TEST_ptr(m = BN_new()))
|
|---|
| 145 | goto err;
|
|---|
| 146 |
|
|---|
| 147 | if (!TEST_int_gt(RAND_bytes(&c, 1), 0))
|
|---|
| 148 | goto err;
|
|---|
| 149 | c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
|
|---|
| 150 | if (!TEST_true(BN_rand(a, NUM_BITS + c, BN_RAND_TOP_ONE,
|
|---|
| 151 | BN_RAND_BOTTOM_ANY)))
|
|---|
| 152 | goto err;
|
|---|
| 153 |
|
|---|
| 154 | if (!TEST_int_gt(RAND_bytes(&c, 1), 0))
|
|---|
| 155 | goto err;
|
|---|
| 156 | c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
|
|---|
| 157 | if (!TEST_true(BN_rand(b, NUM_BITS + c, BN_RAND_TOP_ONE,
|
|---|
| 158 | BN_RAND_BOTTOM_ANY)))
|
|---|
| 159 | goto err;
|
|---|
| 160 |
|
|---|
| 161 | if (!TEST_int_gt(RAND_bytes(&c, 1), 0))
|
|---|
| 162 | goto err;
|
|---|
| 163 | c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
|
|---|
| 164 | if (!TEST_true(BN_rand(m, NUM_BITS + c, BN_RAND_TOP_ONE,
|
|---|
| 165 | BN_RAND_BOTTOM_ODD)))
|
|---|
| 166 | goto err;
|
|---|
| 167 |
|
|---|
| 168 | if (!TEST_true(BN_mod(a, a, m, ctx))
|
|---|
| 169 | || !TEST_true(BN_mod(b, b, m, ctx))
|
|---|
| 170 | || !TEST_true(BN_mod_exp_mont(r_mont, a, b, m, ctx, NULL))
|
|---|
| 171 | || !TEST_true(BN_mod_exp_recp(r_recp, a, b, m, ctx))
|
|---|
| 172 | || !TEST_true(BN_mod_exp_simple(r_simple, a, b, m, ctx))
|
|---|
| 173 | || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime(r_mont_const, a, b, m, ctx, NULL)))
|
|---|
| 174 | goto err;
|
|---|
| 175 |
|
|---|
| 176 | if (!TEST_BN_eq(r_simple, r_mont)
|
|---|
| 177 | || !TEST_BN_eq(r_simple, r_recp)
|
|---|
| 178 | || !TEST_BN_eq(r_simple, r_mont_const)) {
|
|---|
| 179 | if (BN_cmp(r_simple, r_mont) != 0)
|
|---|
| 180 | TEST_info("simple and mont results differ");
|
|---|
| 181 | if (BN_cmp(r_simple, r_mont_const) != 0)
|
|---|
| 182 | TEST_info("simple and mont const time results differ");
|
|---|
| 183 | if (BN_cmp(r_simple, r_recp) != 0)
|
|---|
| 184 | TEST_info("simple and recp results differ");
|
|---|
| 185 |
|
|---|
| 186 | BN_print_var(a);
|
|---|
| 187 | BN_print_var(b);
|
|---|
| 188 | BN_print_var(m);
|
|---|
| 189 | BN_print_var(r_simple);
|
|---|
| 190 | BN_print_var(r_recp);
|
|---|
| 191 | BN_print_var(r_mont);
|
|---|
| 192 | BN_print_var(r_mont_const);
|
|---|
| 193 | goto err;
|
|---|
| 194 | }
|
|---|
| 195 |
|
|---|
| 196 | ret = 1;
|
|---|
| 197 | err:
|
|---|
| 198 | BN_free(r_mont);
|
|---|
| 199 | BN_free(r_mont_const);
|
|---|
| 200 | BN_free(r_recp);
|
|---|
| 201 | BN_free(r_simple);
|
|---|
| 202 | BN_free(a);
|
|---|
| 203 | BN_free(b);
|
|---|
| 204 | BN_free(m);
|
|---|
| 205 | BN_CTX_free(ctx);
|
|---|
| 206 |
|
|---|
| 207 | return ret;
|
|---|
| 208 | }
|
|---|
| 209 |
|
|---|
| 210 | static int test_mod_exp_x2(int idx)
|
|---|
| 211 | {
|
|---|
| 212 | BN_CTX *ctx;
|
|---|
| 213 | int ret = 0;
|
|---|
| 214 | BIGNUM *r_mont_const_x2_1 = NULL;
|
|---|
| 215 | BIGNUM *r_mont_const_x2_2 = NULL;
|
|---|
| 216 | BIGNUM *r_simple1 = NULL;
|
|---|
| 217 | BIGNUM *r_simple2 = NULL;
|
|---|
| 218 | BIGNUM *a1 = NULL;
|
|---|
| 219 | BIGNUM *b1 = NULL;
|
|---|
| 220 | BIGNUM *m1 = NULL;
|
|---|
| 221 | BIGNUM *a2 = NULL;
|
|---|
| 222 | BIGNUM *b2 = NULL;
|
|---|
| 223 | BIGNUM *m2 = NULL;
|
|---|
| 224 | int factor_size = 0;
|
|---|
| 225 |
|
|---|
| 226 | /*
|
|---|
| 227 | * Currently only 1024-bit factor size is supported.
|
|---|
| 228 | */
|
|---|
| 229 | if (idx <= 100)
|
|---|
| 230 | factor_size = 1024;
|
|---|
| 231 |
|
|---|
| 232 | if (!TEST_ptr(ctx = BN_CTX_new()))
|
|---|
| 233 | goto err;
|
|---|
| 234 |
|
|---|
| 235 | if (!TEST_ptr(r_mont_const_x2_1 = BN_new())
|
|---|
| 236 | || !TEST_ptr(r_mont_const_x2_2 = BN_new())
|
|---|
| 237 | || !TEST_ptr(r_simple1 = BN_new())
|
|---|
| 238 | || !TEST_ptr(r_simple2 = BN_new())
|
|---|
| 239 | || !TEST_ptr(a1 = BN_new())
|
|---|
| 240 | || !TEST_ptr(b1 = BN_new())
|
|---|
| 241 | || !TEST_ptr(m1 = BN_new())
|
|---|
| 242 | || !TEST_ptr(a2 = BN_new())
|
|---|
| 243 | || !TEST_ptr(b2 = BN_new())
|
|---|
| 244 | || !TEST_ptr(m2 = BN_new()))
|
|---|
| 245 | goto err;
|
|---|
| 246 |
|
|---|
| 247 | BN_rand(a1, factor_size, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY);
|
|---|
| 248 | BN_rand(b1, factor_size, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY);
|
|---|
| 249 | BN_rand(m1, factor_size, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ODD);
|
|---|
| 250 | BN_rand(a2, factor_size, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY);
|
|---|
| 251 | BN_rand(b2, factor_size, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY);
|
|---|
| 252 | BN_rand(m2, factor_size, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ODD);
|
|---|
| 253 |
|
|---|
| 254 | if (!TEST_true(BN_mod(a1, a1, m1, ctx))
|
|---|
| 255 | || !TEST_true(BN_mod(b1, b1, m1, ctx))
|
|---|
| 256 | || !TEST_true(BN_mod(a2, a2, m2, ctx))
|
|---|
| 257 | || !TEST_true(BN_mod(b2, b2, m2, ctx))
|
|---|
| 258 | || !TEST_true(BN_mod_exp_simple(r_simple1, a1, b1, m1, ctx))
|
|---|
| 259 | || !TEST_true(BN_mod_exp_simple(r_simple2, a2, b2, m2, ctx))
|
|---|
| 260 | || !TEST_true(BN_mod_exp_mont_consttime_x2(r_mont_const_x2_1, a1, b1, m1, NULL,
|
|---|
| 261 | r_mont_const_x2_2, a2, b2, m2, NULL,
|
|---|
| 262 | ctx)))
|
|---|
| 263 | goto err;
|
|---|
| 264 |
|
|---|
| 265 | if (!TEST_BN_eq(r_simple1, r_mont_const_x2_1)
|
|---|
| 266 | || !TEST_BN_eq(r_simple2, r_mont_const_x2_2)) {
|
|---|
| 267 | if (BN_cmp(r_simple1, r_mont_const_x2_1) != 0)
|
|---|
| 268 | TEST_info("simple and mont const time x2 (#1) results differ");
|
|---|
| 269 | if (BN_cmp(r_simple2, r_mont_const_x2_2) != 0)
|
|---|
| 270 | TEST_info("simple and mont const time x2 (#2) results differ");
|
|---|
| 271 |
|
|---|
| 272 | BN_print_var(a1);
|
|---|
| 273 | BN_print_var(b1);
|
|---|
| 274 | BN_print_var(m1);
|
|---|
| 275 | BN_print_var(a2);
|
|---|
| 276 | BN_print_var(b2);
|
|---|
| 277 | BN_print_var(m2);
|
|---|
| 278 | BN_print_var(r_simple1);
|
|---|
| 279 | BN_print_var(r_simple2);
|
|---|
| 280 | BN_print_var(r_mont_const_x2_1);
|
|---|
| 281 | BN_print_var(r_mont_const_x2_2);
|
|---|
| 282 | goto err;
|
|---|
| 283 | }
|
|---|
| 284 |
|
|---|
| 285 | ret = 1;
|
|---|
| 286 | err:
|
|---|
| 287 | BN_free(r_mont_const_x2_1);
|
|---|
| 288 | BN_free(r_mont_const_x2_2);
|
|---|
| 289 | BN_free(r_simple1);
|
|---|
| 290 | BN_free(r_simple2);
|
|---|
| 291 | BN_free(a1);
|
|---|
| 292 | BN_free(b1);
|
|---|
| 293 | BN_free(m1);
|
|---|
| 294 | BN_free(a2);
|
|---|
| 295 | BN_free(b2);
|
|---|
| 296 | BN_free(m2);
|
|---|
| 297 | BN_CTX_free(ctx);
|
|---|
| 298 |
|
|---|
| 299 | return ret;
|
|---|
| 300 | }
|
|---|
| 301 |
|
|---|
| 302 | int setup_tests(void)
|
|---|
| 303 | {
|
|---|
| 304 | ADD_TEST(test_mod_exp_zero);
|
|---|
| 305 | ADD_ALL_TESTS(test_mod_exp, 200);
|
|---|
| 306 | ADD_ALL_TESTS(test_mod_exp_x2, 100);
|
|---|
| 307 | return 1;
|
|---|
| 308 | }
|
|---|
